单电路即可满足系统解析度和 12 位精度要求

2010-10-20 11:15:13来源: 互联网

    一般而言,手持式仪表、数据记录器、车载和监控系统都要求一种低成本高精度、高系统解析度的多路复合系统。可以将这些要求都集成到一个电路中吗?能够处理这些多样性需求的系统,要求一个多路复用器、增益单元和一个模数转换器 (ADC)。

    解决这个问题的一种可行方案是一个 10 通道、可编程放大器 (PGA),它与一个中速 12 位 SAR ADC(请参见图 1)配合工作。该单电源、10 通道 PGA 具有一个轨至轨的输入/输出,增益调节范围为 1 V/V 到 200 V/V。PGA 的 12 nVHz @ 10 kHz 低噪声性能适合于 12 位系统。这两个器件之间的模拟接口包括一个缓冲结构的运算放大器 (OPA) 以及一个 R/C 电路。12 位 ADC 是一个带固有采样和保持的电容型 SAR ADC。该转换器要求 R/C 电路,其可简化 ADC 输入结构的充电动作。

图 1 这种系统使用一个多路复用 PGA 和驱动 12 位转换器的运算放大器

    计算得到的 PGA 噪声值(参考输出 (RTO))等于 10 kHz 下 PGA 噪声密度 (12 nV/Hz) 乘以 PGA 闭环带宽的平方根乘以 (/2)。(/2) 的倍数说明了 PGA 带宽以外频率区域的噪声。之后,所得值再乘以 PGA 的增益。方程式 1 使用了 16 V/V 的 PGA 增益:

    转换器产生的 ADC 噪声为 431 V (rms),大大低于该 5 伏系统的 1 LSB 或 1.22 mV。缓冲放大器的噪声为 39 V (rms),带给系统的噪声极少甚至为零。 PGA、OPA 和 ADC 的组合噪声为 529 V (rms),仍然低于 12 位转换器的 1 LSB。该值使用一个方和根方程式(即方程式 2) 计算得出

    PGA 为 16 V/V 增益时该系统的等效 12 位精度(Equiv12-bit)为 0.432 LSBs(请参见方程式 3)。

    如果我们在 1-200 V/V 的 PGA 增益范围来观察该系统,我们便会发现 PGA 噪声为电路的主要噪声。一旦 PGA 增益超出 ~125 V/V,该系统便不再符合 12 位精度标准。然而,这种情况能够通过缩小系统参考输入 LSB 的电压大小来改善(请参见图 2)。获得更小 LSB 的折中方法是降低系统的有效转换位数 (ENOB)。

图 2 系统精度高于 0.01%,且 PGA 增益为 1–125 V/V。PGA 增益为 125~200 V/V 时,系统精度高于 0.02%。

    图 1 所示系统可在要求 12 位精度时提供足够的 PGA 增益范围,也可在要求高系统解析度时提供同样足够的增益范围。

关键字:系统精度  单电源  低噪声  多路复用器

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2010/1020/article_2634.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
系统精度
单电源
低噪声
多路复用器

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved